[发明专利]基于塑泥支撑的微型金属双极板加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及微型燃料电池和微加工领域，具体是用指基于塑泥支撑的微型金属双极板加工方法，通过在金属板材下面加设塑泥支撑，塑泥支撑上表层铺加一层厚度小于5μm的PVC塑料薄膜，控制微成形模头运动方向、路径以及加工速度对金属薄板加工流道，微成形模头通过微小区域塑性成形的积累，完成整个极板的成形，其适用于超薄金属双极板的微成形加工，加工精度高、成本低。

背景技术

由于人们对国际能源短缺、环境污染日趋严重的认识，开发清洁便利的可替代能源是必然趋势。燃料电池由含催化剂的阳极、阴极和离子导电的电解质构成，是一种把持续供给的燃料和氧化剂中的化学能直接转化成电能的装置。由于燃料电池不经过热机过程而不受卡诺循环效率限制，燃料电池将是继水力、火力、核能之后的第四代发电装置和替代内燃机的动力装置，具有污染小、效率高、移动性好、即时充电等优点。流场板是串联各个单电池的关键部件，性能要求高，起到收集并导出电流、隔离和平均分配气体，同时流场板和流场板布置对电池的水热管理、反应物分布以及生成物顺利排出等影响很大，为此流场板的加工工艺研究备受关注。微型燃料电池金属流场板成形方法可以采用微塑性成形法或者基于微机电系统(如激光微细加工、光刻、硅微加工、化学蚀刻、电化学蚀刻等)的微加工技术，这些技术的成形有助于微型金属流场板和微型燃料电池的推广应用。但是现存的微塑性成形法也存在如下问题：

1、在加工金属双极板时如果采用无凹模或者无支撑方式，加工时因为压边区域导致金属板材加工区域不同位置的抗力不同，极板中间有回弹，会降低加工的精确度。

2、若用微凹模作为支撑，在加工流道之前必须先将对应凹模制造出来，增加了加工步骤和成本，也增加了加工工艺的复杂度。

3、若加工金属板材面积较小，极板流道加工时相邻流道会相互影响，降低了金属双极板的加工精确度。

4、如果采用橡胶等软模作为支撑，软模支撑会发生回弹，严重影响金属双极板已加工的流道形状和精度。

因此希望能提出一种降低回弹的微型金属双极板成形方法，在金属板材下加设一种成形支撑，该支撑在成形过程中不仅能够根据成形力调节支撑反力，而且在极板变形后无回弹。

发明内容

本发明的目的是克服已有技术的不足，提供一种塑泥支撑用来加工金属双极板，这种塑泥支撑是由粘土粉70～80％、液体石蜡3～5％、甘油3～5％、凡士林2～3％、滑石粉3～6％、α-SiC晶须增强剂0.5～1.0％和水3～5％配置而成，其中α-SiC晶须增强剂粒径为15～20μm，晶须尺度为150～200μm。将这些材料按比例混合在一起放进搅拌机中搅拌直至混合均匀为止，即可得到所需要的塑泥。当加工金属双极板时，先用普通的模压机压成塑泥块，然后按照极板的加工区域切割相应大小的塑泥块，最后在塑泥表层覆盖一层PVC塑料薄膜以防止塑泥与金属板材接触后产生不同程度的化学反应，此时再按照微塑性成形加工方法进行极板加工，即可加工金属双极板。本发明保证了加工精度、降低了回弹。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：基于塑泥支撑的微型金属双极板加工方法，其特征在于配置一种塑泥是作为加工金属双极板的支撑，然后由控制系统控制微成形模头运动方向、路径以及加工速度对金属薄板加工流道，微成形模头通过微小区域塑性成形的积累，完成整个流场的成形；其中塑泥的配置原料组成是粘土粉70～80％、液体石蜡3～5％、甘油3～5％、凡士林2～3％、滑石粉3～6％、α-SiC晶须增强剂0.5～1.0％和水3～5％，并且在加工金属双极板时，再在塑泥表层加一层厚度小于5μm的PVC塑料薄膜以避免塑泥与金属板材发生接触，进而产生不同程度的腐蚀；其中α-SiC晶须增强剂粒径为15～20μm，晶须尺度为150～200μm。

上述的基于塑泥支撑的微型金属双极板加工方法，其特征在于塑泥支撑中的塑泥成分中的粘土粉的PH值在5～9之间，α-SiC晶须增强剂含量根据金属双极板成形力调整，α-SiC晶须增强剂含量与成形力成正比关系。

上述的基于塑泥支撑的微型金属双极板加工方法，其特征在于为了保证塑泥的支撑力，金属板厚度小于150μm。

上述的基于塑泥支撑的微型金属双极板加工方法，其特征在于塑泥首先用模压机压成塑泥块，然后按照金属板加工区域切割相应大小的塑泥块。